该研究为理解和控制复杂分子的隧道动力学提供了新的见解
发布时间：2024-01-25 02:00:06 阅读数： 34
电子芯片与范德华配合物的核间距为0.39 nm。致谢:朱明、童继红、刘希旺、杨伟峰、龚小春、姜文宇、卢培芬、李辉、宋小红、吴健
隧穿是量子力学中最基本的过程之一，在这个过程中，波包可以以一定的概率穿过经典的不可逾越的能量屏障。
在原子尺度上，隧道效应在分子生物学中起着重要的作用，如加速酶催化、促进DNA的自发突变和触发嗅觉信号级联反应。
光电子隧穿是光致化学反应、电荷和能量传递以及辐射发射的关键过程。光电子芯片等器件的尺寸已经接近亚纳米原子尺度，不同通道之间的量子隧道效应将显著增强。
复杂分子中电子隧穿动力学的实时成像对于促进隧道晶体管和超快光电器件的发展具有重要的科学意义。复杂分子中相邻原子对电子隧穿动力学的影响是量子物理、量子化学、纳米电子学等领域的关键科学问题之一。
从Ar原子发射的电子首先被捕获到Ar- kr +的高激发瞬态，然后最终释放到连续统中。用线性极化泵浦激光脉冲从Kr位上去除e1制备Ar-Kr+离子，用延时椭圆极化探针激光脉冲跟踪电子转移介导的电子隧穿动力学(e2，橙色箭头)。致谢:朱明、童继红、刘希旺、杨伟峰、龚小春、姜文宇、卢培芬、李辉、宋小红、吴健
海南大学和华东师范大学的科学家团队在《光:科学与应用》杂志上发表了一篇论文，设计了一个范德华配合物Ar-Kr+作为原型系统，其核间距为0.39 nm，用于跟踪亚纳米尺度系统中电子穿过邻近原子的隧道。
Ar-Kr的最高已占据分子轨道的本然电子局域化使得在第一步电离中电子优先从Kr位移除。
Ar-Kr+中的位辅助电子空穴保证了在第二电离步骤中，第二个电子主要从Ar原子中被移除，在第二电离步骤中，电子可能直接从Ar原子隧穿到连续体，也可能通过邻近的Kr+离子核。
结合该团队开发的改进的库仑校正强场近似(ICCSFA)方法，该方法能够考虑隧道过程中电势下的库仑相互作用，并通过监测光电子横向动量分布来跟踪隧道动力学，发现隧道电子被邻近原子强捕获和弱捕获两种效应。
这项工作成功地揭示了邻近原子在亚纳米复杂体系中电子隧穿的关键作用。这一发现为深入理解势垒下库仑效应在电子隧穿动力学、固体高次谐波产生中的关键作用提供了新的途径，为探测和控制复杂生物分子的隧穿动力学奠定了坚实的研究基础。
